用短程飞行时间谱对铯MOT温度的测量以及铯MOT中冷原子吸收光谱研究

介绍采用短程飞行时间 (Time -of -flight :TOF)吸收谱测量铯磁光阱 (MOT)中冷原子云温度的实验方案和结果。MOT中冷原子的温度是一个非常重要的参数。与通常的飞行时间荧光谱方法不同 ,我们采用短程飞行时间吸收谱来测量MOT温度。在MOT区域下方h处打一束柱状探测光束 (实验中我们对于h =2mm～ 8mm的情况作了对比研究 ) ,释放冷原子云后在其膨胀和自由下落过程中穿过探测光束即可测得TOF吸收谱 ,由此可推知MOT温度。在直径约 15mm的六束冷却与俘获光每束 8mW功率、相对于铯D2线Fg =4 -Fe =5冷却循环跃迁红失谐约 10MHz、四极磁场轴向梯度约 11Gauss/cm的条件下 ,由h =3mm时典型的短程TOF吸收谱推得相应的冷原子温度约 70 μK ,低于铯原子多普勒冷却极限TD=12 5 μK。此外 ,在冷却光及repumping光均开启的情况下 ,我们还对于MOT中冷却与俘获的铯原子的吸收光谱进行了研究 ,并使用Dress原子模型作了相应的分析。

用短程飞行时间吸收谱对铯磁光阱中冷原子温度的测量

介绍采用短程飞行时间吸收谱测量铯原子磁光阱(MOT)中冷原子温度的基本原理及实验实现.与通常的飞行时间方法不同,采用短程飞行时间吸收谱来测量MOT中冷原子云的温度.在MOT区域正下方若干毫米处入射一束圆柱状共振探测光束(实验中对于h=3mm,5mm,8mm的情况均作了研究),释放冷原子云,在其膨胀和自由下落过程中穿过探测光束,即可由光电探测器测得飞行时间吸收谱,由此推得MOT中冷原子的温度.

采用短程飞行时间吸收谱测量冷原子温度时参数误差的影响

详细介绍了短程飞行时间吸收谱测量冷原子温度的基本模型和实验方法.在对铯原子磁光阱中冷原子温度测量的基础上,分析了初始时刻冷原子云中心到探测光束中心的垂直距离、冷原子云初始半径、探测光束半径三个参数的误差分别对于通过短程飞行时间吸收谱测量冷原子温度时所带来的影响,并比较了这些参数各自的影响程度.

冷原子EIT介质的原子数目和温度的测量

简要介绍了我们实验组冷却、俘获87Rb原子的磁光阱装置及冷却俘获过程。采用收集荧光法测得了俘获的冷原子数目,并根据冷原子团尺寸推算出了冷原子团密度。通过在冷原子团下方4 mm,7 mm,10 mm三处设置圆柱形探测光束,在原子自由下落过程中获得了短程飞行时间(TOF)吸收信号,通过数值拟合得到了冷原子的温度。结果表明:俘获的冷原子数目大约为109个,密度大约为1011个/cm3,冷却温度约为200μK,该冷原子团能作为很好的EIT介质。

近共振三维光学晶格中铯原子温度的参数依赖

介绍了四光束三维近共振光学晶格的方案,在铯原子磁光阱和光学粘团的基础上搭建了近共振光学晶格的光路,实现了光学晶格中冷原子的装载。利用短程飞行时间吸收法测量了近共振光学晶格中冷原子的温度,通过改变晶格的光强和失谐等条件,对近共振光学晶格中铯原子的亚多普勒冷却的参数依赖关系作了实验研究,并与光学粘团作了比较。

测量冷原子温度的理论与近似拟合公式的误差分析

对短程飞行时间法(tim e-of-flight,TOF)中推算冷原子温度的理论拟合公式与近似拟合公式进行了误差分析与比较。研究表明:对于使用短程飞行吸收光谱信号推测冷原子团温度,当探测光光斑半径与冷原子团高斯半径之比k小于0.2时,理论拟合公式和近似拟合公式能很好的相符,随着探测光光斑半径与冷原子团高斯半径比值的逐渐增大,用近似拟合公式所得TOF吸收信号与用理论拟合公式所得TOF吸收信号的误差也将逐渐增大,当比值为0.5时,用近似拟合公式所得TOF吸收信号的误差将增大到20%。